ISO 9660は、1988年に光ディスクメディア用に公開されたファイルシステム標準です。国際標準化機構（ISO）と国際電気標準会議（IEC）によって、CD-ROM用の標準ファイルシステムを定義するために開発されました。その目標は、異なるプラットフォームとオペレーティングシステム間でデータディスクの相互運用性を確保することでした。
ISO 9660ディスクには、他のファイルシステムと同様に、ディレクトリとファイルの階層ツリー構造でデータが含まれています。最上位のディレクトリはルートディレクトリと呼ばれます。ディレクトリとファイルは、ルートから始まるパスを使用して参照されます。ルートを含む各ディレクトリには、その中のファイルとサブディレクトリに関するメタデータを提供する一連のディレクトリエントリが含まれています。
ISO 9660は、ファイルシステム構造のい くつかの重要な側面と制限を定義しています。
- ファイル名は、ドットで区切られた3文字の拡張子付きで最大8文字の長さにすることができます。ファイル名は、大文字のA-Z、数字の0-9、およびアンダースコアで構成する必要があります。ファイル名の長さおよび文字の制限は、幅広い互換性を確保するのに役立ちます。
- ディレクトリ名も同様に、8つの大文字とアンダースコアに制限されています。ディレクトリ名は、8レベルの深さまで制限されています。
- ファイルまたはディレクトリへの完全なパスの長さは、255文字に制限されています。パスの区切り記号には、スラッシュ（/）を使用します。
ISO 9660ディスクは、16セクターのシステム領域から始まり、その後最大2048セクターのボリューム記述子が続きます。ボリューム記述子は、ディスクの構造と内容に関する情報を提供します。これには、重要なメタデータを含むプライマリボリューム記述子が含まれます。
プライマリボリューム記述子はセクター16に表示され、ディスクボリューム名、パブリッシャーID、データ作成者、著作権、要約、ボリュームの作成/変更/有効期限などの情報が含まれています。また、パステーブルのサイズと場所、ルートディレクトリの場所、および補足ボリューム記述子への参照も指定します。
ISO 9660ディスクは、ディレクトリナビゲーションと検索を最適化するためにパステーブルを使用します。パステーブルはディレクトリ階層のインデックスを提供し、小文字の名前を使用するディレクトリ（タイプLパステーブル）と大文字と特殊文字の名前を使用するディレクトリ（タイプMパステーブル）に別々のテーブルがあります。タイプLパステーブルはオプションですが、ほとんどのディスクで使用されています。
各パステーブルエントリには、ディレクトリレコードの場所、ルートからのディレクトリレベルの数、およびディレクトリの名前が含まれています。これにより、ディレクトリをセクターごとに解析する必要なく、ディレクトリツリーを効率的に走査できます。
ISO 9660ディスク上のファイルとディレクトリは、各ディレクトリ内のディレクトリレコードエントリを通じて参照されます。ディレクトリレコードには、次のメタデータフィールドが含まれます。
- ディレクトリレコードの長さ - 拡張属性レコードの長さ - ファイル/ディレクトリのエクステント（セクターオフセット）の場所 - ファイル/ディレクトリのデータ長 - 記録日時 - ファイルフラグ（例：非表示、ディレクトリ、関連ファイル） - インターレースされたファイルのファイルユニットサイズ - インターレースされたファイルのインターリーブギャップサイズ - ボリュームシーケンス番号 - ファイル識別子（ファイル名）の長さ - ファイル名
ISO 9660は、すべてのデータが読み取り専用メディアにマスターされる仮想ファイルシステムを定義します。そのため、この標準には既存のISO 9660ディスクを変更するための条項は含まれていません。ディスクは常に読み取り専用として扱われます。変更が必要な場合は、更新されたファイルとディレクトリを使用して新しいディスクイメージを生成する必要があります。
ISO 9660は光メディア用に設計されましたが、この標準を使用したディスクイメージには、ハードドライブ などの他のメディアからもアクセスできます。多くのオペレーティングシステムでは、ISO 9660ディスクイメージファイルを仮想読み取り専用ドライブとしてマウントしたり、特別なファイルシステムドライバを通じてディスクイメージの内容にアクセスしたりできます。
ISO 9660に対する後続の拡張により、下位互換性を維持しながらその機能が拡張されました。
- ロックリッジ拡張：Unixファイルシステムのセマンティクスと情報をISO 9660ディスクに格納できるようにします。より長いファイル名、より深いディレクトリ構造、および追加のファイル属性を使用できます。
- ジョリエット拡張：Microsoftによって指定され、最大64文字長のUnicodeファイル名を許可します。ジョリエットファイル名はより広い範囲の文字を使用でき、UTF-16形式で格納されます。
- エルトリート：ブート可能なCD-ROMの仕様を提供することで、ディスクをブート可能にします。これには、ブートコードとブート可能なディスクイメージを含めることができます。
光ディスクはピーク時に比べて人気が低下していますが、ISO 9660は読み取り専用メディアでのデータ交換の重要な標準であり続けています。その設計は、光ストレージの制約内で動作しながら、コンピューティングプラットフォーム間の相互運用性を促進しました。ISO 9660形式を理解することは、CD/DVDアーカイブ、ディスクイメージ、およびオペレーティングシステムの内部で作業する人にとって貴重です。
ファイル圧縮は冗長性を減らすことで、同じ情報がより少ないビットで済むようにします。どこま で圧縮できるかの上限は情報理論によって定められています。可逆圧縮の場合、その限界はソースのエントロピーです（シャノンの ソース符号化定理 と彼の1948年の独創的な論文 「通信の数学的理論」を参照）。非可逆圧縮の場合、レートと品質のトレードオフは レート歪み理論によって捉えられます。
ほとんどの圧縮プログラムには2つの段階があります。まず、モデルがデータ内の構造を予測または公開します。 次に、コーダーがそれらの予測をほぼ最適なビットパターンに変換します。古典的なモデリング ファミリーはレンペル–ジブです。 LZ77 (1977) とLZ78 (1978)は、繰り返される部分文字列を検出し、生のバイトの代わりに参照を出力します。 コーディング側では、 ハフマン符号化 （元の論文 1952を参照）は、より可能性の高いシンボルに短いコードを割り当てます。 算術符号化 と 範囲符号化 は、エントロピー限界に近づけるためのよりきめ細かい代替手段であり、現代の 非対称数系（ANS） は、高速なテーブル駆動の実装で同様の圧縮を実現します。
DEFLATE（gzip、zlib、ZIPで使用）は、LZ77とハフマン符号化を組み合わせたものです。その仕様は公開されています： DEFLATE RFC 1951、zlibラッパー RFC 1950、およびgzipファイル形式 RFC 1952。Gzipはストリーミング用にフレーム化されており、明示的に ランダムアクセスを提供しようとはしません。PNG画像は、PNG仕様書によれば、DEFLATEを唯一の圧縮方法として標準化しています（最大32 KiBのウィンドウ）。 「圧縮方法0… deflate/inflate… 最大32768バイト」 および W3C/ISO PNG第2版。
Zstandard (zstd): 非常に高速な 解凍で高い圧縮率を実現 するために設計された、新しい汎用圧縮プログラムです。この形式は RFC 8878 （ HTMLミラーも参照）および参照仕様書 GitHubで文書化されています。gzipと同様に、基本フレームは ランダムアクセスを目的としていません。zstdのスーパーパワーの1つは辞書です。コーパスからの小さなサンプルで、多数の小さなファイルや類似のファイルで 圧縮を劇的に改善します（ python-zstandard辞書ドキュメント および Nigel Taoの実例を参照）。実装は、「非構造化」と「構造化」の両方の辞書を受け入れます （ディスカッション）。
Brotli: ウェブコンテンツ（例：WOFF2フォント、HTTP）に最適化されています。静的辞書と DEFLATEのようなLZ+エントロピーコアを組み合わせます。仕様は RFC 7932で、2WBITS−16のスライディングウィンドウ（WBITSは[10, 24]、1 KiB−16 Bから 16 MiB−16 Bまで） と、 ランダムアクセスを試みないことも記されています。Brotliは、ウェブテキストでgzipをしばしば上回り、高速にデコードします。
ZIPコンテナ: ZIPは、さまざまな圧縮方法 （deflate、store、zstdなど）でエントリを保存できるファイルアーカイブです。事実上の標準はPKWAREのAPPNOTEです（ APPNOTEポータル、 ホストされているコピー、およびLCの概要 ZIPファイル形式（PKWARE） / ZIP 6.3.3を参照）。
LZ4は、控えめな圧縮率で生の速度を目標としています。その プロジェクトページ （「非常に高速な圧縮」）と フレーム形式を参照してください。メモリ内キャッシュ、テレメトリ、または解凍がRAM速度に近い必要があるホットパスに最適です。
XZ / LZMAは、比較的遅い圧縮で密度（優れた圧縮率）を追求します。XZはコンテナです。 重労働は通常、LZMA/LZMA2（LZ77のようなモデリング+範囲符号化）によ って行われます。 .xzファイル形式、 LZMA仕様（Pavlov）、およびLinuxカーネルのメモ XZ Embeddedについてを参照してください。XZは通常、gzipを上回り、高圧縮率の最新コーデックとしばしば競合しますが、エンコード時間は遅くなります。
bzip2は、 Burrows–Wheeler変換（BWT）、move-to-front、RLE、およびハフマン符号化を適用します。通常、gzipよりも小さいですが遅いです。 公式マニュアル およびmanページ （Linux）を参照してください。
「ウィンドウサイズ」は重要です。DEFLATE参照は32 KiBしか遡れません （RFC 1951 およびPNGの32 KiBキャップ ここに記載）。Brotliのウィンドウは、約1 KiBから16 MiBの範囲です （RFC 7932）。Zstdは、レベルごとにウィンドウと検索深度を調 整します （RFC 8878）。基本的なgzip/zstd/brotliストリームは、シーケンシャルデコード用に設計されています。基本形式は ランダムアクセスを約束しませんが、コンテナ（例：tarインデックス、チャンク化されたフレーミング、または形式固有のインデックス）でそれを階層化できます。
上記の形式は可逆です。正確なバイトを再構築できます。メディアコーデックはしばしば非可逆です。 より低いビットレートを達成するために、知覚できない詳細を破棄します。画像では、古典的なJPEG（DCT、量子化、エントロピー 符号化）は ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1で標準化されています。音声では、MP3（MPEG-1 Layer III）とAAC（MPEG-2/4）は、知覚モデルとMDCT変換に依存しています（ ISO/IEC 11172-3、 ISO/IEC 13818-7、およびMDCTの概要 こちらを参照）。非可逆と可逆は共存できます（例：UIアセット用のPNG、画像/動画/音声用のWebコーデック）。
理論： シャノン 1948 · レート歪み · 符号化： ハフマン 1952 · 算術符号化 · 範囲符号化 · ANS. フォーマット： DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4フレーム · XZ形式. BWTスタック： Burrows–Wheeler (1994) · bzip2マニュアル. メディア： JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
結論：データと制約に合った圧縮プログラムを選択し、実際の入力で測定し、 辞書とスマートフレーミングによる利点を忘れないでください。適切な組み合わせで、 より小さなファイル、より速い転送、より軽快なアプリを手に入れることができます—正確さや移植性を犠牲にすることなく。
ファイルの圧縮は、ファイルやファイルのサイズを減らすプロセスで、通常はストレージスペースを節約したり、ネットワークを介した伝送を高速化するために使用されます。
ファイルの圧縮は、データの冗長性を識別し て削除することで機能します。それはアルゴリズムを使用して、元のデータをより小さいスペースでエンコードします。
ファイルの圧縮の主要な2つのタイプはロスレス圧縮とロッシー圧縮です。ロスレス圧縮では、元のファイルを完全に復元することができますが、ロッシー圧縮ではデータ品質の若干の損失を伴うより大きなサイズの削減が可能になります。
ファイルの圧縮ツールの人気の例はWinZipで、ZIPとRARを含む複数の圧縮形式をサポートしています。
ロスレス圧縮では品質は変わりません。しかし、ロッシー圧縮では、それほど重要ではないデータを削除してファイルサイズをより大幅に削減するため、品質の低下が目立つことがあります。
はい、データの整合性の面では、特にロスレス圧縮ではファイルの圧縮は安全です。しかし、他のファイルと同様に、圧縮ファイルはマルウェアやウイルスの標的になる可能性があるため、常に信頼することができるセキュリティソフトウェアを用意しておくことが重要です。
ほぼすべてのタイプのファイルが圧 縮可能であり、テキストファイル、画像、音声、動画、ソフトウェアファイルなどがあります。ただし、圧縮可能なレベルは、ファイルタイプによって大幅に異なることがあります。
ZIPファイルは、1つ以上のファイルのサイズを減らすためにロスレス圧縮を使用するファイル形式の一種です。ZIPファイルの中の複数のファイルは、実質的に1つのファイルにまとめられるため、共有も簡単になります。
技術的にははい、ですが、さらなるサイズ縮小は最小限で、あるいは逆効果となる可能性があります。既に圧縮されたファイルを圧縮すると、圧縮アルゴリズムによって追加されたメタデータにより、そのサイズが増えることがあります。
ファイルを解凍するには、通常、解凍ツールやアンジッパーといったツール、例えばWinZipや7-Zipが必要です。これらのツールは、圧縮形式から元のファイルを抽出することができます。